Bloomberg — Hasta para los estándares de la Carrera Espacial, la idea parecía audaz, quizá un poco loca.
En 1968, antes de que el primer ser humano pisara la Luna, un ingeniero que trabajaba en uno de los experimentos de la misión Apolo propuso una nueva forma de suministrar energía al mundo. Unas centrales solares gigantes en órbita podrían absorber la luz solar constante del espacio (sin que lo impidieran las nubes, la noche o las estaciones) y devolverla a la Tierra, escribió Peter Glaser en la revista Science. Sólo la energía solar basada en el espacio y tal vez la fusión nuclear tenían el potencial de sustituir algún día a los combustibles fósiles como principal fuente de energía de la civilización, y la fusión estaba tan lejos que Glaser la descartó como “el sueño del físico”.
Este mes de mayo, unos investigadores acurrucados en un tejado de Pasadena, California, recibieron un pitido de energía procedente de un experimento que pasaba muy alto. Diseñado en el Instituto de Tecnología de California y lanzado en un cohete SpaceX en enero, el experimento había transferido energía de forma inalámbrica, cambiado la dirección del haz sin piezas móviles y luego lo había dirigido hacia la Tierra. Es uno de los tres experimentos de Caltech, empaquetados en un único satélite, que ahora prueban componentes clave de un sistema solar basado en el espacio. El sueño de Glaser está cada vez más cerca de hacerse realidad.
“Cuando pensé en ello por primera vez, me pareció absurdo”, dice Harry Atwater, profesor de Caltech y director del Proyecto de Energía Solar Espacial. “Pero luego empecé a pensar, y como que me carcomía, y no podía dejarlo pasar”.
Atwater forma parte de una nueva generación de ingenieros (impulsados por el cambio climático y armados con tecnologías de las que no disponía Glaser, fallecido en 2014) que apuestan por que por fin ha llegado el momento de la energía solar espacial. Las células solares de película fina y los materiales de construcción de fibra de carbono han reducido drásticamente el peso potencial de las plantas en órbita, y las empresas privadas de lanzamiento, como SpaceX, han reducido el coste de lanzarlas al espacio. La construcción no requeriría astronautas altamente cualificados trabajando con trajes; los componentes de la planta almacenados para el lanzamiento podrían desplegarse solos en el espacio.
En 2020, el Laboratorio de Investigación Naval estadounidense utilizó el avión espacial militar X-37B para lanzar un dispositivo que convierte la energía solar directamente en microondas, un elemento básico para futuras centrales eléctricas en órbita. La Agencia Espacial Europea tiene su propio programa solar espacial, aunque aún le faltan años para realizar experimentos orbitales, al igual que China, Japón y el Reino Unido. Nikolai Joseph, analista de la NASA, dijo el año pasado que la agencia volvería a estudiar la viabilidad de la idea, pero hasta ahora la célebre organización no parece participar activamente en la carrera.
Una “tarea de enormes proporciones”
Sin embargo, crear una red de plantas solares en órbita sigue siendo una tarea de enormes proporciones, no sólo para diseñar las plantas, sino también para demostrar que pueden tener sentido desde el punto de vista económico. Los obstáculos que han paralizado la energía solar espacial en el pasado no son meramente técnicos, sino también financieros.
“Nadie ha demostrado que no se pueda resolver ninguno de los retos”, afirma Sanjay Vijendran, director de la iniciativa Solaris en la Agencia Espacial Europea (ESA). “No hay impedimentos. Hay, por supuesto, enormes retos. Pero tenemos que empezar en algún momento. No tenemos una década que perder”.
Un informe de la Consultora Frazer-Nash para el gobierno del Reino Unido en 2021 concluyó que la energía solar basada en el espacio podría tener algún día un coste nivelado de la energía (que incluye los costes de capital así como los operativos) de 35 a 79 libras (43 a US$96) por megavatio-hora, tras un programa de desarrollo de 18 años. Esto parece optimista, teniendo en cuenta que BloombergNEF afirma que un nuevo parque eólico estadounidense con baterías de respaldo (tecnologías probadas y de uso frecuente) tendrá un costo nivelado de 63 a US$103 por MWh.
Las personas que persiguen la energía solar basada en el espacio comprenden que se trata de uno de esos avances largamente buscados que siempre parecen estar a una década de distancia. Para generar una cantidad significativa de energía, las plantas tendrían que ser mucho mayores que cualquier objeto que los humanos hayan puesto en órbita hasta la fecha. Podrían resultar dañadas por micrometeoritos o basura espacial, y tendrían que superar la pérdida de energía inherente a la transmisión de energía por microondas (el método más probable, porque las microondas atraviesan las nubes).
La idea básica se remonta incluso más atrás que Glaser. El escritor Isaac Asimov situó su relato “Razón” de 1941 a bordo de una estación espacial que absorbe la energía del sol y la transmite a una Tierra lejana, aunque nunca se explica en detalle la tecnología que utiliza la estación. El colega de Atwater, Ali Hajimiri, encontró una traducción del relato mientras crecía en Irán. “Estuve expuesto a ella desde una edad temprana”, dice. “Para mí era más del ámbito de la ciencia-ficción”.
El multimillonario promotor inmobiliario Donald Bren, miembro del consejo de administración de Caltech, leyó sobre la energía solar espacial en la revista Popular Science, y en 2011 habló con el presidente de la escuela sobre la creación de un programa de investigación. Desde entonces, él y su esposa, Brigitte, miembro del consejo de administración, han donado más de US$100 millones a la iniciativa. La escuela contrató a Atwater, veterano de varias empresas de energía solar, y a Hajimiri, especializado en circuitos integrados y transferencia inalámbrica de energía. Sergio Pellegrino, cuyos intereses incluyen las estructuras ligeras, completó el equipo.
Decidieron que el enfoque que los defensores de la energía solar espacial habían adoptado en el pasado no funcionaría. Su alternativa es radicalmente distinta, algo que Hajimiri describe como pasar de un elefante a un ejército de hormigas. En lugar de una enorme estructura sólida en el espacio, cada una de las centrales eléctricas de Caltech sería una flota de conjuntos solares independientes, similares a un kit, que orbitarían en formación. Cada conjunto se lanzaría plegado y se desplegaría en órbita. Unos minúsculos propulsores lo mantendrían en posición respecto al resto. Juntos, formarían una sola planta que podría tener un kilómetro de ancho, pero sin ninguna estructura física que uniera los conjuntos.
Los conceptos solares espaciales anteriores contemplaban plantas que emitían energía a través de una gran antena parabólica de microondas. En la versión de Caltech, los transmisores situados en todas las matrices emitirían su energía conjuntamente, haciendo uso de la interferencia constructiva y destructiva para dirigir la energía precisamente donde se necesita. Esa energía sería recogida en tierra por un receptor de un kilómetro de ancho hecho de malla metálica que Atwood compara con el alambre de gallinero. Y la central en órbita podría cambiar fácilmente el lugar al que envía su energía. Podría abastecer una zona catastrófica o de guerra donde la red eléctrica hubiera quedado inutilizada. “En realidad, puedes tener una estructura parecida a una alfombra que puedes desenrollar y convertir en tu estación receptora”, dice Hajimiri.
Es difícil hablar de este último paso de la energía solar espacial (la transmisión de la energía) sin evocar imágenes de un rayo de la muerte. ¿Qué les ocurriría a los pájaros o aviones que volaran a través de los haces? El equipo de Caltech afirma que la densidad de potencia del haz sería comparable a la densidad de potencia de la luz solar.
“Podrías caminar bajo el haz y correrías más peligro de sufrir quemaduras por la luz solar que por el propio haz de microondas”, afirma Atwood. “Así que eso tiende a paliar lo que la gente llama el problema del ‘pájaro fumador’”. Sin embargo, convencer al público de la seguridad del sistema podría resultar difícil.
Por ahora, el equipo está tomando datos de sus experimentos en órbita. Además del experimento de transmisión de energía, otro probará cómo se desenvuelve una versión a pequeña escala de un conjunto, y un tercero verá cómo se comportan distintos materiales fotovoltaicos sin protección en el duro entorno del espacio. Un sistema a escala real, dice Hajimiri, aún está a una década de distancia.
Pero los defensores de la energía solar espacial insisten en que la idea puede funcionar, si la sociedad tiene la voluntad de perseguirla.
“Existe una gran oportunidad, y la gente sólo tiene que cambiar la mentalidad de que la energía es algo que tiene que ser terrestre”, afirma Vijendran, de la ESA. “Hay un recurso ahí arriba que no hemos explotado”.
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